ПОГЛАВЉЕ 9

Безбедност и превенција губитака

9.1. УВОД

Било која организација има правну и моралну обавезу да заштити здравље и добробит својих запослених и јавност уопште. Безбедност је такође добар бизнис, добра пракса менаџмента потребна да би се обезбедио сигуран рад ће такође обезбедити ефикасан рад. Термин “превенција губитака” је термин осигурања, губитак који је финансијски губитак услед несреће. Овај губитак неће бити само трошак замене оштећених постројења и одштете трећим лицима, већ и губитак зараде од изгубљене производње и губитка пословних прилика. Сви производни процеси су у извесној мери опасни, али у хемијским процесима постоје и додатне, специјалне, опасности повезане са хемикалијама које се користе и условима процеса. Дизајнер мора да буде свестан ових опасности, као и да обезбеди, кроз апликацију беѕбедне инжењерске праксе, да ризици буду сведени на прихватљив ниво. У овој књизи ће бити разматране само одређене опасности повезане са хемијским и сродним процесима. Уопштено, као што је нормално, постоје и друге опасности присутане у сваком процесу производње као што су, опасности од ротирајућих делова машина, пада, пада предмета, коришћења машина алатки, струјног удара, које се неће разматрати. Основе индустријске безбедности и хигијене покривене су са неколико књига, King и Magid (1979), Hadley (1969). Безбедности и спречавања губитка у процесу пројектовања се може разатрати под следећим широким поглављима: 1. Идентификација и процена опасности. 2. Контрола опасности: на пример, сузбијање запаљивих и токсичних материја. 3. Контрола процеса. Спречавање опасних девијација варијабли у процесу (притисак, температура, проток), аутоматским управљањем системима, блокаде, аларми, путовања, заједно са добрим оперативним праксама и менаџментом. 4. Ограничавање губитака. Оштећења и повреде проузроковане ако се десе инциденти: ослобађање притиска, распоред постројења, набавка ватрогасне опреме. У овом поглављу дискусија о безбедности у процесу пројектовања ће бити ограничена. Комплетнији садржај предмета може се наћи у књигама Wells (1980) (1997), Lees (1996), Fawcett и Wood (1984), Green (1982) и Carson и Mumford (1988); и уопште литератури, посебно публикацији америчког Института хемијских инжењера. Поступак на симпозијумима о безбедности и превенцију губитака организован од стране органа, као и Европском Федерацијом за Хемиско инжењерство, садржи многе чланке од интереса за општу безбедност, технике и организацију, као и опасности у вези са одређеним процесима и опремом. Институт хемијских инжењера је објавио две брошуре о безбедности од посебног интереса за студенте Хемијског Инжењерства, IChemE (1977) и Scott и Crawley (1992).

9.2. УНУТРАШЊА И СПОЉАШЊА БЕЗБЕДНОСТ

Процеси се могу поделити на оне који су суштински сигурни, и на оне где безбедност мора да буде пројектована. Суштински сигуран процес је онај у коме су безбедне операције инхерентне у природи процеса; процес који не изазива опасност, или занемарује опасност, у свим предвидивим околностима ( сва могућа одступања од пројектованих услова рада). Термин унутрашње сигурности је често везан за суштинску сигурност, да се избегла забуна са ужом употребом термина унутрашње сигурности који се примењује на електричну опрему (види Поглавље 9.3.4).

Јасно је да дизајнер треба да увек изабере процес који је суштински безбедан кад год је практично, и економично да то учини. Међутим, већина хемијских процеса производње су, у већој или мањој мери, суштински несигурна и може да дође до опасне ситуације ако услови процеса одступају од пројектованих вредности.

Безбедан рад ових процеса зависи од дизајна и пружања пројектованих сигурносних уређаја као и од добре праксе рада, како би се спречио опасан развој ситуације, и да се умањи последице сваког инцидента који проистиче из неуспеха заштитних мера.

Термин "пројектована безбедност" обухвата одредбе у дизајну система контроле, аларме, уређаје за активирање, уређаје за ослобађање притиска, системе за аутоматско гашење, дуплирање кључних делова опреме и ватрогасне опреме, системе распрскивача и високе зидове, да обуздају било какав пожар или експлозију.

Дизајн суштински сигурних постојења је објашњено од стране Клетз у брошури објављеној на Институту хемијских инжењера, Kletz (1984). Поента је да оно што немате не може исцурети, па се не може запалити, експлодирати или отровати никога. Ово значи да залихе опасних материјала треба држати на апсолутном минимуму потребном за одвијање процеса.

9.3. ОПАСНОСТИ

У овом делу су изложене посебне опасности од хемикалија (токсичност, запаљивост и корозија), заједно са осталим опасностима рада хемијског постројења.

9.3.1. Токсичност

Већина материјала који се користе у производњи хемикалија су отровне, у извесној мери. Потенцијалне опасности зависи од природне токсичности материјала и фреквенције и трајања сваког излагања. Уобичајено је да се направи разлика између краткорочних ефеката (акутни) и дугорочних ефеката (хронични). Високо токсични материјали који изазивају непосредне повреде, као што су фозген и хлор, класификују се као безбедносна опасност. Материјали чији је ефекат био присутан само после дуге експозиције при ниским концентрацијама, на пример, канцерогени материјали, као што су винил-хлорид, класификују се као здравствене и хигијенске опасности. Дозвољена граница и мере које треба предузети ради обезбеђивања границе ће бити веома различити за ове две врсте отровних материја. Индустријска хигијена је толико ствар добре оперативне праксе и контроле као и доброг дизајна.

Инхерентна токсичност материјала се мери тестовима на животињама. Обично јеизражена као смртоносна доза која убија 50 одсто тестираних животиња ЛД50 (смртоносна доза педесет) вредност. Доза се изражава као количина у мг токсичних материја по килограму телесне тежине тест животиња. Неке вредности за тестове на пацовима дате су у табели 9.1. Процене ЛД50 за човека су засноване на тестовима на животињама. ЛД50 мери акутне ефекте, он даје само грубу индикацију могућих хроничних ефеката.

Табела 9.1. Неке вредности за ЛД50

Компонента mg/kg

Поташа цијанид 10Тетраетил олово 35Олово 100ДДТ 150Аспирин 1500Кухињска со 3000

Извор: Lowrance (1976).

Не постоји општеприхваћена дефиниција о томе шта се може сматрати токсичним и нетоксичним. Систем класификације је дат у делу Класификација, паковање и етикетирање опасних материја, Правилници, 1984 (Велика Британија), која је заснована на упутствима Европске економске заједница (ЕЕЗ), на пример:

ЛД50, апсорбован орално код пацова, мг / кг <25 врло токсично25 до 200 отровно200 до 2000 штетно

Ове дефиниције се односе само на краткорочне (акутне) ефекте. У утврђивању дозвољене границе концентрације за дугорочне изложености радника отровним материјама, време излагање мора се разматрати заједно са инхерентном токсичношћу материјала. "Норма граничне вредности" (TLV) је најчешће коришћена смерница за контролу дугорочне изложености радника загађеном ваздуху. TLV је дефинисана као концентрација за коју се верује да просечан радник може да буде изложен, из дана у дан, 8 сати дневно, 5 дана у недељи, без штете. Он се изражава у ппм за испарења и гасове, и мг/м3 (или граинс/фт3) за прашину и маглу течности. Свеобухватни извор података о токсичности индустријских материјала је Саксов приручник, Lewis (1992), који такође даје смернице за тумачење и коришћење података. Податке о токсичности растварача је дао Browning (1965). Препоручене TLV вредности објављују се у билтенима од стране Савезне заштите на раду и управе здравља. Од 1980 године у Великој Британији Институт за здравље и безбедност (HSE) објавио је вредности за границе експозиције на раду (OEL), и за дуге и краткорочне изложености, уместо TLV вредности.

Потпуније податке о методама које се користе за тестирање токсичности, тумачење резултата и њихова употреба у постављању стандарда индустријске хигијене дате су у више специјализованих текстова на ту тему, погледајте Карсон и Carson и Mumford (1988) and Lees (1980).

Контрола супстанци опасних по здравље

У Великој Британији употреба супстанци за које је вероватно да ће бити штетне за запослене је покривен прописима донетим од стране Института за здравље и безбедност (HSE), под Законом о здрављу и безбедности на раду, 1974 (HSAWA). Главни сет прописа на снази је Контрола супстанци опасних по здравље, 1988; позната под акронимом: COSHH прописи. COSHH прописи се примењују на све опасние материје коришћене на било ком радном месту. Послодавац је дужан да изврши процену ризика по здравље, и успостави мере предострожности које су потребне за заштиту запослених. Писана процена ће бити сачувана, а детаљи доступни запосленима. Темељно објашњење правила није у оквиру ове књиге, јер ће се примењивати више на рад постројења и одржавање него процес дизајна. HSE је Објавио је низ брошура које дају детаље прописа и њихову примену. Свеобухватан водич за COSHH прописе је такође објављен од стране Краљевског друштва за хемију, Simpson and Simpson (1991).Дизајнер ће више бити посвећен превентивним аспектима коришћења опасних материја. Циљеви за разматрање су: 1. Супституција: процеса обраде са оним који користи мање опасних материја. Или, супституција токсичних процесних материјала нетоксичним или мање отровнихм материјама. 2. Сузбијање: безбедним дизајном опреме и цевовода, како би се избегло цурење. На пример, пројектовање заварених спојева у циљу заптивања прирубница зглобова (склоним цурењу), 3. Вентилација: користити отворене структуре, или да обезбеде адекватне системе вентилације. 4. Одлагање: обезбеђивање ефикасних одушака вентила да одведу материју из вентила за отпуштање притиска. 5. Хитна опрема: путеви за евакуацију, средства за спасавање, респиратори, сигурносни тушеви...Осим тога, добра пракса рада фабрике би укључивала: 1. Писана упутства у коришћењу опасних материја и ризике, 2. Одговарајућу обуку особља. 3. Обезбеђивање заштитне одеће. 4. Добро одржавање објекта и личне хигијене. 5. Мониторинг животне средине ради провере нивоа изложености. Размотрите инсталирање сталног инструмента опремљеног алармом. 6. Редовне лекарске прегледе за запослене, да се провере за хронични ефекти токсичних материјала.

9.3.2. Запаљивост

Термин "запаљиво" се користи у техничкој литератури да опише материјал који ће изгорети, те ће се користити у овој књизи. Опасност услед запаљивости материјала зависи од бројних фактора: 1. Тачка паљења материјала. 2.Температура самопаљења материјала. 3. Границе запаљивости материјала. 4. Енергија ослобођена у сагоревања.

Тачка паљења материјала

Тачка паљења материјала је мера лакоће паљења течности. То је најнижа температура на којој ће се материјал запалити отвореним пламеном. Тачка паљења материјала је функција притиска паре и границе запаљивости материјала. Мери се у стандардном апарату, пратећи стандардне процедуре (BS 2839 и 4688). Користе се отворени и затворени апарат. Тачка паљења материјала код затвореног апарата је нижа него код отвореног апарата, и тип апарата који се користи треба да буде јасно наглашен када се врши мерење. Тачке паљења материјала су дате у Sax приручнику, Lewis (1992). Тачке паљења многих испарљивих материјала су испод нормалне температуре, на пример, етар - 45 ° C, бензин (бензин) - 43 ° C, (отворени апарат).

Температура самопаљења

Температура самопаљења супстанце је температура на којој ће се супстанца запалити спонтано у ваздуху, без икаквог спољашњег извора паљења. То је показатељ максималне температуре на којој материјал може да се загрева у ваздуху, на пример, при операцији сушења.

Границе запаљивости

Границе запаљивости материјала су најниже и највише концентрације у ваздуху, на нормалном притисаку и температури, на којима ће се пламен раширити кроз мешавину. Оне показују распон концентрација изван којих ће материјал горети у ваздуху, ако се запали. Границе запаљивости су карактеристике одређеног материјала, а разликују се за различите материјале. На пример, водоник има доњу границу од 4,1 и горња граница 74.2 одсто по обиму, док је за бензин опсег је само од 1,3 до 7,0 одсто. Границе запаљивости за неке материјале дати су у табели 9.2. Ограничења за шири спектар материјала су дати у приручнику Sax, Lewis (1992). Запаљиве смесе могу постојати у простору изнад површине ускладиштене течности. Празан простор изнад високо запаљиве течности обично се попуњава са инертним гасом (азот) или се користе плутајуће главе резервоара. У плутајућим главама резервоара "клип" плута на врху течниости, елиминишући простор за паре.

Замке за пламен

Замке за пламен су постављене у одводне канале опреме која садржи запаљиви материјал како би се спречило ширење пламена кроз вентиле. Користе се различите врсте замки за пламен. У општем случају, они раде на принципу хладњака, обично као проширене металне решетке или плоче, да би растурили топлоту пламена. Замке за пламен и њихову примена су разматрали Rogowski (1980), Howard (1992) и Mendozaetal. (1988). Замке такође треба да буде инсталиране у рововима постројења како би се спречило ширење пламена. Ово су обично У-ноге са течношћу, које блокирају ширење запаљиве течности дуж ровова.

Табела 2. Опсег запаљивости

Материја Доња граница Горња граница

Водоник 74.2Амонијак 28.0Хидроцианиц киселина 40.0Водоник сулфид 45.0Угљен дисулфид 44.0Угљен моноксид 74.2Метан 14.0Етан 12.5Пропан 9.5Бутан 8.5Исобутане 8.4Етилен 32.0Пропилена 10.3н-бутен 9.3Исобутене 9.7Бутадиен 11.5Бензен 7.1Толуен 6.7Циклохексана 8.0Метанол 36.0Етанол 19.0Изопропанол 12.0Формалдехид 73.0Ацетаидхиде 57.0Аетоне 12.8Метхилетхил кетон 10.0Диметхиламине (ДБА) 184Триметхиламине (ЦАЈ) 11.6Бензин (бензин) 7.0Парафин (керозин) 5.6Плинско уље (дизел) 13.5

4.115.05.64.31.312.55.33.02.31.91.83.12.41.61.82.01.41.41.37.34.32.27.04.13.01.82.82.01.30.76.0

74.228.040.045.044.074.214.012.59.58.58.432.010.39.39.711.57.16.78.036.019.012.073.057.012.810.018411.67.05.613.5

Запремински проценат у ваздуху у амбијенталним условима

Противпожарне мере предострожности

Препоруке за противпожарне мере предострожности које треба предузети у дизајну хемијских постројења су дата у Британском стандарду, BS 5908.

9.3.3. Експлозијe

Експлозија је изненадно, катастрофално, ослобађање енергије, које узрокује притисни талас (експлозивни талас). Експлозија се може јавити без ватре, као што је нпр. код преоптерећеног парног котла.

Када се расправља о експлозији запаљивих смеша неопходно је разликовати детонације и брзо сагоревање. Ако се смеша детонира зона реакције се шири суперсоничним брзинама (око 300 м/с), а главни механизам загревања у мешавини је ударна компресија. Код брзог сагоревања процес сагоревања је исти као у нормалном паљењу смеше гаса, зона сагоревања се шири подзвучним брзинама, а стварање притиска је споро. Да ли ће бити експлозија или брзо сагоревање зависи од бројних фактора, укључујући и концентрацију мешавине и извор паљења. Осим ако није затворен или упаљен веома јаким извором паљења (детонатор), већина материјала неће експлодирати. Међутим, притисни таласа узрокован брзим сагоревањем и даље може да проузрокује знатну штету.

Одређени материјали, на пример, ацетилен, могу се експлозивно разградити у одсуству кисеоника; ови материјали су посебно опасни.

Експлозија затвореног облака испарења (CVCE)

Релативно мала количина запаљивог материјала, неколико килограма, може да експлодира када се испусти у затворен простор зграде.

Експлозија незатвореног облака испарења (UCVCE)

Овај тип експлозије је резултат испуштања знатне количине запаљивог гаса или паре у атмосферу, а касније паљење. Таква експлозија је узрок опсежних оштећења, као што су се догодила у Flixborough, HMSO (1975). Експлозију незатвореног облака испарења разматрају Munday (1976) и Gugan (1979).

Експлозија услед ширења испарења кључале течности (BLEVE)

Експлозија услед ширења испарења кључале течности се појави када постоји нагло ослобађање паре, која садржи течне капљице, због лошег складиштење посуда изложених ватри. Озбиљан инцидент, који укључује пропуст дизајна лопте за складиштење ТНГ (Течни нафтни гас) се догодио у Feyzin, Француска, 1966, када је

резервоар био загреван спољном ватром изазваном цурењем из резервоара, погледајте Lees (1980) и Marshall (1987).

Експлозије прашине

Фино уситњене запаљиве материје, ако су помешане са ваздухом, могу експлодирати. Више катастрофалних експлозије се догодило у силосима.Експлозије прашине се обично јављају у две фазе: примарна експлозије која узбурка депоновану прашину, затим друга, озбиљнија, експлозија прашине у атмосфери. Све фино уситњене запаљиве материје су у потенцијалној опасности од експлозије.Посебна пажња се мора обратити код дизајна сушара, транспортера, циклона и складишних кошева за полимере и других запаљивих производа или интермедијера. Широка литература о опасности и контроли експлозије прашине се треба проучити пре пројектовање система за манипулацију материјалима у праху: Palmer (1973), Bodrutha (1980), Bartkneeht (1981), Field (1982), Cross and Farrer (1982), IChemE (1984), и Eckhoff (1991).

9.3.4. Извори паљења

Иако се обично предузимају мере да се елиминишу извори паљења у хемијским постројењима, најбоље је да ради на принципу да ће цурења запаљивих материјала на крају пронаћи извор паљења.

Електрична опрема

Варничења електричне опреме, као што су мотори, су главни потенцијални извори паљења, па се обично користи опрема отпорна на пламен. Електрично управљани инструменти, контролери и рачунарски системи су такође потенцијални извори паљења запаљивих смеша.

Коришћење електричне опреме у опасним подручјима је покривено од стране British Standards BS 5345 и BS 5501. Кодекс BS 5345, Део 1, дефинише опасна подручја као она где су присутне смеше експлозивних гасова и ваздуха, или се може очекивати да буду присутни, у количинама као што захтевају посебне мере предострожности за изградњу и коришћење електричних апарата. Безопасна подручја су она у којима се не очекује да буду присутне смеше експлозивних гасова и ваздуха

Три класификације су дефинисане за опасна подручја:

Зона 0: смеше експлозивних гасова и ваздуха су присутне стално или за дуги период. Навести: Истински сигурну опрему. Зона 1: смеше експлозивних гасова и ваздуха ће се појавити у току уобичајеног рада. Навести: Истински сигурну опрему, или ватроотпорне преграде: са додацима притиска и прочишћавања. Зона 3: смеше експлозивних гасова и ваздуха се вероватно неће појавити за време нормалног рада, али се могу појавити на краћи период.

Навести: Истински сигурну опрему, или потпуне преграде, или апаратуру која не варничи.

Консултујте стандарде за пуну спецификацију пре одабира опреме за употребу у одређеним зонама.

Дизајн и спецификације за истински сигурну контролу уређаја и система је разматрао Бас (1984).

Статички електрицитет

Кретање било ког непроводљивог материјала, праха, течности или гаса, може да генерише статички електрицитет, који производи варнице. Мере предострожности се морају предузети како би се осигурало да све цеви имају правилно уземљење и да се електрични континуитет одржава у околини прирубница. Истицање паре или других испарења и гасова, може да генерише статички набој. Гасови истекли из оштећених судова могу се запалити од статичких варница. За преглед опасности од статичког електрицитета у процесној индустрији, погледајте чланке Eichel (1967), Napier (1971), Napier and Russell (1974) и књига Glor (1988) и Bustin and Dukek (1983). Правила за контролу статичког електрицитета су дата у BS 5938 (1991).

Пламен из процеса

Отворени пламен из процесних пећи и спалионице су очигледни извори паљења и морају бити далеко од постројења које садржи запаљиви материјал.

Остали извори

У постројењима у којима постоје запаљиви материјали уобичајена је пракса да се на улазу контролише унос очигледних извора паљења, као што су шибице, упаљачи и опрема која ради на батерије. Коришћење преносне електричне опреме, заваривање, алата који производи варнице и возила на бензински погон ће такође бити предмет строге контроле.

Издувни гасови из дизел мотора су такође потенцијални извор паљења.

9.3.5. Јонизујуће зрачење

Радијације коју емитују радиоактивне материје су штетне за живе материје. Мале количине радиоактивних изотопа се користе у процесној индустрији за разне намене, на пример, у мерним инструменима нивоа и густине, као и за испитивање опреме без разарања.

Употреба радиоактивних изотопа у индустрији је покривена од стране владиних закона, HMSO (1968, 1969).

Дискусија о одређеним опасностима које настају у хемијској обради нуклеарног

горива је изван оквира ове књиге.

9.3.6. Притисак

Превелики притисак, притисак преко пројектованих вредности, један је од најозбиљнијих опасности у раду хемијског постројења. Оштећење судова, или припадајућих цеви, могу да узрокују догађаје који кулминирају у катастрофу.

Посуда под притиском је неминовно опремљена неким обликом уређаја за ослобађање притиска, подешеним на пројектовани притисак, тако да се (у теорији) потенцијални над-притисак снижава на контролисани начин.

Три у основи различите врсте помоћних уређаја се најчешће користе: Директно покретани вентили: тежином или опругом покретани вентили који се

отварају на унапред одређен притисак, и који се затвара кад притисак опадне. Системски притисак даје покретачку снагу за рад вентила.

Индиректно покретани вентили: пнеуматски или електрично покретани вентили, који се активирају инструменатима осетљивим на притисак.

Пуцајући дискови: танки дискови од материјала који су пројектовани и произведени тако да пукну на унапред одређеном притискуСигурносни вентили се обично користе да регулишу мала одступања од притиска; пуцајући дискови се користе за регулисање великих надпритисака. Пуцајући дискови се често користе за заштиту вентила од корозивних течности у току процеса током уобичајеног рада. Дизајн и избор сигурносних вентила разматрају Connison(1960), Issacs (1971), и Morley (1989a,b), и такође је покривен страндардима посуда под притиском, видите Поглавље 13. Пуцајуће дискове су дискутовали Kayser (1972), Fitzsimmons и Cockram (1979), Mathews (1984), Askquith и Lavery (1990) и Murphy (1993). У Уједињеном Краљевству коришћење пуцајућих дискова је покривено BS 2915. Дискови су произведени од различитих материјала за употребу у корозивним условима, као што су, угљеник, злато и сребро, а такође могу се наћи одговарајући дискови за употребу са свим процесним течностима.

Пуцајући дискови и сигурносни вентили су ауторски производи и продавци треба да буду консултовани приликом избора одговарајуће врсте и величине.

Фактори које треба размотрити приликом израде сигурносних система су дефинисани у свеобухватном реферату Parkinson (1979) и Moore (1984), и у књизи коју је објавио Институт хемијских инжењера, Parry (1992).

Одушак цеви

Када се пројектује сигурносни система важно је да се обезбеди да запаљиви или токсичних гасови буду одведени на безбедну локацију. То ће обично значи одвођење на довољну висину да гасови буду распршени без опасности. За високо токсичне материјале може бити потребно да се обезбеди уређај за прочишћавање да апсорбује и "убије" материје; на пример, потреба базног пречистача за хлор и гасова хлороводоничне киселине. Ако запаљиве материје морају да буду често одвођене, као, на пример, у неким операцијама рафинисања, користе се димњаци са пламеном.

Брзина којом материјал може да се одводи ће бити одређена пројектовањен комплетног система вентилације: сигурносним уређајима и повезаним цевима. Максимална брзина вентилације ће бити ограничена критичном (звучном) брзином, без обзира на пад притиска (Види Том 1, поглавље 4). Пројектовање вентилационог система који пружа одговарајућу заштиту против високог притиска је сложен и тежак

задатак, посебно ако је вероватно да ће доћи до двофазног тока. За потпуну заштиту вентилациони систем мора бити способан да вентилира истом брзином као и пара која се генерише. За реакторе, максимална брзина генерисања паре услед губитка контроле се обично може проценити. Судови морају такође бити заштићене од превеликог притиска услед спољних пожара. У овим околностима максимална брзина генерације паре ће зависити од брзине заревања. Доступне су стандардне формуле за процену максималних брзина уноса топлоте и брзине отпуштања, види ROSPA (1971) and NFPA (1987a,b).

За неке посуде, нарочито тамо где су потребни сложени одушци цеви, може бити непрактично за величину одушка да дају комплетну заштиту у случају најгоре могуће ситуације. За свеобухватну расправу о проблему дизајна система одушка и могуће методе пројектовања које су на располагању, погледајте радове од Duxbury (1976, 1979). Дизајн сигурносних система је разматрао Институт за пројектовање сигурносних система (DIERS), основаног од Америчког института хемијских инжењера; Fisher (1985). ДИЕРС је објавио препоручене методе пројектовања, погледајте Poole (1985) и AIChemE (1992a,b). Компјутерски програми на основу рада DIERS су такође доступни.

Подритисак (вакуум)

Осим ако није дизајнирана да издржи спољни притисак (види поглавље 13) посуда мора бити заштићена подпритиска као и од надпритиска. Подпритисак обичноподразумева вакуум изнутра и атмосферски притисак споља. Потребан је само мали пад притиска испод атмосферског притиска да дође до хаварије резервоара. Иако разлика притисака може бити мали, сила на горњем делу резервоара ће бити значајна. На пример, ако притисак у резервоару пречника 10 метара падне на 10 милибара испод спољног притисак, укупно оптерећења на горњем делу резервоара ће бити око 80.000 њутна (8 тона). Није неуобичајена појава да резервоар буде усисан унутра (пропадне) услед усисавања пумпе за пражњење резервоара, зато што отвори резервоара постану блокирани. Тамо где је практично, треба уградити вакуум прекидаче (вентили који се отварају према атмосфери када унутрашњи притисак падне испод атмосферског).

9.3.7. Одступања температуре

Претерано високе температуре, преко и изнад оних за које је дизајнирана опрема, могу да изазову структурне неуспехе и покрену катастрофу. Високе температуре могу да настану од губитка контроле над реакторима и грејачима, и споља, од отворене ватре. У пројектовању процеса у којима постоји опасност од високих температура, заштита од високе температуре се врши: 1. Обезбеђивањем аларма за високе температуре и блокатора напајања реактора или грејања, ако температура пређе критичне границе. 2. Обезбеђивањем хитних расхладних система реактора, где топлота наставља да се генерише након гашења, на пример, у неким системима полимеризације, 3. Структурним дизајној опреме таквим да може издржати најгоре могуће варијације температуре. 4.. Избором суштински сигурних система загревања за опасне материјале.

Парни системи загревања су суштински безбедни, зато што температура не може да пређе температуру засићење на датом притисак. Други система загревања ослањају се на контролу интензитета загревања да би ограничили максималну температуру процеса. Електротехнични системи загревања могу бити посебно опасни.

Заштита од пожара

За заштиту од структурних неуспеха, обично се инсталирају системи натапања водом да би судови и структурне конструкције остале хладне у ватру. Доњи делови стубова челичне конструкције су такође често обложени бетоном или другим одговарајућим материјалима.

9.3.8. Бука

Претерана бука је опасна по здравље и безбедност. Дуго излагање високом ниву буке може изазвати трајно оштећење слуха. На нижим нивоима, бука је поремећавајући фактор и изазива замор.

Јединица за мерење звука је децибел, дефинисан изразом:

Субјективни ефекат звука зависи од фреквенције, као и интензитета. Индустријски мерачи звука обухватају мреже филтера које мерачу дају

параметре који приближно одговарају људском увету. Ово се назива "А" пондерисана мрежа и очитавања су пријављена као дБ (А); видети БС 5969.

Трајно оштећење слуха може узроковато нивоима буке изнад 90 дБ (А), и нормална пракса је да се обезбеди заштита уха у областима у којима је ниво изнад 80 дБ (А).

Прекомерна бука постројења може да доведе до жалби из суседне фабрике и локалних становника. Дужну пажњу треба посветити нивоу буке када се одређује и поставња опрема за коју је вероватно да ће бити претерано бучна, као што су компресори, вентилатори, горионICI и сигурносни вентили.

Доступно је неколико књига на тему опште контроле индустријског шума (Warring,1974), (Sharland, 1972) и на тему контроле буке у процесној индустрији; PPA (1973), Lipcombe and Taylor (1978).

9.4. DOW ИНДЕКС ПОЖАРА И ЕКСПЛОЗИЈЕ

Водич за класификацију опасности развијен од стране Хемијске компаније Dow и објављен од стране Америчког института за хемијско инжењерство, Dow (1987), даје метод вредновања потенцијалног ризика из процеса, као и процену потенцијалних губитака.

Нумерички "индекс пожара и експлозије" (F & El) израчунава се на основу природе процеса и особина процесних материјала. Што је већа вредност F & El, процес је опаснији, види табелу 9.3. Табела 9.3. Процена опасности

Распон индекса пожара и експлозије Степен опасности 1 -60 слаб 61-96 умерен 97-127 средњи 128-158 тешка >159 изузетан

Преузето из Dow F & El guide (1994).

За процену потенцијалне опасностн у новој фабрICI, индекс се може израчунати када се израде шеме распореда цевовода,инструмената и опреме. У ранијим верзијама упутстава индекс се потом користио за одређивање које превентивне и заштитне мере су неопходне, види Dow (1973). У тренутној верзији, превентивне и заштитне мере, које су укључене у пројекат фабрике како би се смањила опасност, се узимају у обзир приликом процене потенцијалних губитака, у виду фактора губитка контроле.

Вреди проценити F & El индекс у раној фази процеса пројектовања, као и да ће назначити да ли треба узети у обзир алтернативне, мање опасне, процесе.

У овом одељку ће бити дат само кратак преглед метода за израчунавање Dow F & El. Пре примене техника на одређени процес треба проучити потпуно упутство. Одлука, на основу искуства са сличним процесима, је потребна да одреди величину различитих фактора који се користе у израчунавању индекса, као и фактора губитка контроле.

9.4.1. Израчунавање Dow F & El

Поступак за израчунавање индекса и потенцијалних губитака је наведен на слICI 9.1. Први корак је да се идентификују јединице које би имале највећи утицај на

обим било пожара или експлозије. Индекс се израчунава за сваку од ових јединица. Основа F & El је материјални фактор (MF). MF се тада помножи са јединицом

Фактора опасности, FS, да се утврди F & El за процесну јединицу. Јединица фактора опасности је производ два фактора, који узима у обзир својствене опасности у раду одређене процесне јединице: опште и посебне опасности процеса, погледајте слику 9,2.

Материјални фактор Материјални фактор је мера јачине ослобођене унутрашње енергије сагоревања, експлозије или друге хемијске реакције материјала. У упутству су дате вредности за MF за преко 300

Слика 9.1. Поступак за израчунавање индекса пожара и експлозија и друге податке анализе ризика. Од Dow-а (1994) репродуковано уз дозволу Америчког института хемијских инжењера. © 1994 AJChE. Сва права задржана.

најчешће коришћених супстанци. Водич такође садржи поступак за израчунавање MF за супстанце које се не налазе на листи: уз помоћ познавања тачке паљења (за прашине, тестови експлозије прашине) и реактивности, Nr. Реактивност је квалитативни опис реакције супстанце, и креће се од 0 за стабилне супстанце, до 4 за супстанце које су способне на неконтролисане детонације.

Неки типични материјални фактори су дати у табели 9.4. У израчунавању F & El за јединицу, користи се вредност за материјал са

највишим MF, који је присутан у значајним количинама.

Опште опасности у процесу

Опште опасности у процесу су фактори који играју примарну улогу у одређивању величине губитка услед инцидента.

Шест фактора су наведени у обрасцу обрачуна, Слика 9.2.

Табела 9.4. Неки типични материјални фактори

MF тачка паљења °Ц топлоте сагоревања МЈ / кг

Ацеталдехид 24 -39 24.4 Ацетон 16 -20 28.6 Ацетилен гасне 40 гас 48.2 Амонијак 4 гас 18,6 Бензен 16 -11 40.2 Бутан гаса 21 гас 45,8 Хлор 1 - 0.0 Циклохексана 16 -20 43,5 Етил алкохол 16 13 26.8 Водоник 21 гаса 120,0 Нитроглицерин 40 - 18,2 Сумпор 4 - 9,3 Толуена 16 40 31,3 Винил хлорид 21 гас 18,6

А. Егзотермна хемијска реакција: фактор се креће од 0,3 за благо загревање, као што је хидрогенизовање, до 1.25 за посебно осетљиво загревање, као што је нитрација. Б. Ендотермски процеси, фактор од 0,2 се примењује само на реакторе. Она је повећана до 0.4, ако се реактор загрева сагоревањем горива. Ц. Руковање и трансфер материјала: овај фактор узима у обзир опасности које укључује руковање, пренос и складиштење материјала.Д. Блиске или унутрашње процесне јединице: рачунају се за додатне опасности где је ограничена вентилација. Е. Приступ опреми за хитне случајеве: подручја која немају адекватан приступ биће узета у обзир. Минимални услов је приступ са две стране. Ф. Контрола одводњавања и изливања: кажњава пројектоване услове који ће изазвати велико изливање запаљивих материјала у близини процесне опреме, као и неадекватно пројектовано одводњавање.

Посебне опасности у процесу

Посебне опасности у процесу су фактори за које се зна из искуства да доприносе вероватноћи инцидената који укључују губитак.Дванаест фактора је наведено у обрасцу за израчунавање, Слика 9.2.

А. Токсични материјали: присуство токсичних супстанци, након инцидента ће учинити задатак особља за ванредно стање још тежим. Фактор који се примењује се креће од 0 за нетоксични материјали, доа 0,8 за супстанце које могу да изазову смрт после кратког излагања. Б. Под-атмосферски притисак: омогућава опасност од цурења ваздуха у опрему. Примењује се само на притисак мањи од 500 ммХг (9,5 бара).

Ц. Рад у или близу запаљивог подручја: покрива за могућност мешања ваздуха са материјама у опреми и цистернама, под условима у којима ће мешавина бити унутар експлозивног опсега.

Округ/држава: Одељење: Локација: Датум:

Место: Производна јединица: Процесна јединица:

Припремио: Одобрио: Зграда:

Прегледао (менаџмент): Прегледао (техн.центар): Прегледао (безбедност и заштита на раду):

Материјали у процесној јединици

Услови радаПројектовање – почетак – нормалан рад - гашење

Материјални фактори основних материјала

Материјални фактор1. Опште опасности у процесу Опсег

фактораКоришћени

фактор(1)

Основни фактор................................................................ 1.00 1.00А. Егзотермна хемијска реакција 0.3-1.25Б. Ендотермски процеси 0.2-0.4Ц. Руковање и трансфер материјала 0.25-1.05Д. Блиске или унутрашње процесне јединице 0.25-0.90Е. Приступ опреми за хитне случајеве 0.20-0.35Ф. Контрола одводњавања и изливања 0.25-0.50Општи фактор опасности у процесу (F1)…………………………………...2. Посебне опасности у процесуОсновни фактор................................................................ 1.00 1.00А. Токсични материјали 0.2-0.8Б. Под-атмосферски притисак 0.5Ц. Рад у или близу запаљивог подручја 1. Резервоари ускладиштене запаљиве течности 0.5 2. Поремећај процеса или хаварија при чишћењу 0.3 3. Увек у запаљивој зони 0.8Д. Експлозије прашине 0.25-2.00Е. Смањење притискаФ. ниске температуре 0.2-0.3Г. Количина запаљивог/нестабилног материјала 1. Течности и гасови у процесу (види тачку 3) 2. Течности и гасови у складишту (види тачку 4) 3. Запаљиве материје у складишту, прашина у процесу (види тачку 3)

Х. Корозија и ерозије 0.10-0.75И. Цурења – зглобови и паковање 0.10-1.50Ј. Употреба пламених грејачаК. Системи за размену топлоте са врелим уљем 0.15-1.15Л. Ротирајућа опрема 0.50Фактор посебних опасности у процесу(F2)……………....Фактор опасности проц. јед. (F1xF2)= F3............................Индекс ватре и експлозије (F3 x MF = E&El)…………….

Д. Експлозије прашине: поктива могућност експлозије прашине. Степен ризика у великој мери зависи од величине честица. Фактор варира од 0,25 за честице изнад 175 / м, до 2.0 за честица испод 75 / им. Е. Смањење притиска: овај фактор рачуна ефекат притиска на стопу од цурења, и да ли ће доћи до цурења. Дизајн и рад опреме постаје критичнији како се радни притисак повећава. Примењени фактор зависи од подешавања уређаја за отпуштање и физичке природе процесног материјала. Одређује се из Слике 2 у Dow Водичу. Ф. ниске температуре: овај фактор дозвољава могућност крхког лома челика, или других метала, на ниским температурама (види Поглавље 7 ове књиге). Г. Количина запаљивог материјала: потенцијални губитак ће бити већи ако је већа количина опасних материја у процесу или у складишту. Примењени фактор зависи од физичког стања и опасне природе процеса материјала, и количине материјала. То варира од 0,1 до 3,0, а одређује се од фигуре, 3, 4 и 5 у Dow водичу. Х. Корозија и ерозије: упркос добром дизајну и избору материјала, могу настати проблеми корозије, како интерно и екстерно. Фактор који треба применити зависи од очекиване стопе корозије. Најстрожији фактор се примењује ако је вероватно да се појави пуцање услед корозије и напрезања (видети поглавље 7 ове књиге). И Цурења - зглобови и паковање: овај фактор рачуна на могућност цурења из заптивача, пломби пумпи и вратила, итд. Фактор варира од 0.1 где постоји могућност мањих пукотина, до 1,5 за процесе које дилатационе спојнице. Ј. Употреба пламених грејача: присуство котлова и пећи, загреваних сагоревањем горива, повећава вероватноћу цурења запаљивих материјала из процесне јединице. РизICI који су укључени ће зависити од одређивања локације пламене опреме и тачке паљења процесних материјала. Фактор је одређен референциом на Слика 6 у Dow Водич. К. Системи за размену топлоте са врелим уљем: Већина течности за размену топлоте су запаљиве и се често користе на температурама изнад њихове тачке паљења, тако да њихова употреба у јединICI повећава ризик од пожара или експлозије. Фактор зависи од количине и да ли је течност изнад или испод тачке паљења, види табелу 5 у Водичу. Л. Ротирајућа опрема: овај фактор објашњава опасности које произлазе из употребе великих комада ротирајућа опреме: компресора, центрифуге, и неких мешалица.

9.4.2 Потенцијални губици

Поступак за процену потенцијалних губитака који прате инцидент наведено је у Табела 9.5: Резиме анализе јединица. Први корак је израчунати фактор штете за јединицу. Фактор штете зависи на вредности материјалног фактора и фактора опасности процесне јединице (Фа на слици 2). Одређује се помоћу Слика 8 у Dow водичу.

Затим се врши процена површине (полупречника) излагања. Ово представља површину која садрже опрему која може да буде оштећена у пожару или експлозији у јединици која се разматра. Вреднује са Слике 7 у водичу и линеарна је функција индекса пожара и експлозије.

Табела 9.5. Губитак контроле кредита фактори

Затим се прави процена вредности замене опреме у изложеној области, и у комбинацији са фактором штете се процењује Базично максимално вероватно оштећење имовине (Base MPPD).

Максимално вероватно оштећење имовине (MPPD) се израчунава множењем Base MPPD са фактором кредитне контроле. Фактори губитка контроле, погледајте Табелу 9.6, омогућавају смањење потенцијалних губитака дато превентивним и заштитним мерама обухваћеним у пројектовању.

MPPD се користи за предвиђање максималног броја дана који ће бити потребни за поправку, максимално вероватно дана испада (MPDO). MPDO се користи за процену

Табела 9.6. Процес јединица анализе ризика Резиме

1. Индекс пожара и експозије (F & El) 2. Полупречник експозICIје 3. Област експозICIје 4. Вредност области експозICIје 5. Фактор штете (слика 8) * 6. Базично максимално вероватно оштећење имовине (Base MPPD) [4 7. Фактори губитка контроле, 8. Стварно максимално вероватно оштећење имовине (Actual MPPD)9. Mаксимално вероватно дана испада -(MPDO) 10. Пословни прекид - (BI)

финансијског губитка због изгубљене производње: прекида бизниса (BI). Финансијски губици због изгубљене пословне прилике често премашује губитак оштећења имовине.

9.4.3. Основне превентивне и заштитне мере

Основне безбедносне и противпожарне мере које треба да буду укључене у сваки пројекат хемијских процеса су наведене у наставку. Ова листа је на основу тога дата у Dow водичу, са неким мањим изменама.

1. Адекватно и сигурно снабдевање водом за гашење пожара. 2. Тачан структурални дизајн суDowа, цевовода, челичних конструкција. 3. Уређаји за регулисање притиска4. Материјали отпоран на корозију и / или адекватне накнаде корозије. 5. Сегрегација реактивних материјала. 6. Уземљење електричне опреме. 7. Безбедно место помоћне електро опреме, трансформатора, прекидача. 8. Пружање комуналних услуга подршке.9. Усклађеност са националним правилима и стандардима.

10. Фаил-Сафе инструментација. 11. Обезбеђивање приступа возила за хитне случајеве и евакуацију особља. 12. Адекватна одвод за изливене течности и воде за гашење. 13. Изолација врућих површи. 14. Не користити стаклену опрему за запаљиве или опасне материје, осим ако алтернатива није доступна. 15. Адекватно раздвајање опасне опреме. 16. Заштиту цевних и кабловских инсталација од пожара. 17. Обезбеђивање блок вентила на линијама до главних процесних области, 18. Заштита пламене опреме (грејалице, пећи) од случајних експлозија и пожара. 19. Сигуран дизајн и локација контролних соба.

Напомена: пројектовање и локацију контролних соба, посебно у погледу заштите од неконтролисане експлозије испарења, покривен је у публикацији Chemical Industries Association, CIA (1979a).

9.4.4. Mond индекс пожара, експлозије, и токсичности

Mond индекс је развијен од Dow F и Е индекса од стране особља ICI Mond. Треће издање Dow индекса, Dow (1973), је проширено да покрије шири спектар инсталација за процес и складиштење; обраду хемикалија са експлозивним особинама и процену индекса опасности од токсичности. Ревидиран, Mond индекс пожара, експлозије и токсичност је објашњено у низ радова од Lewis-а (1979а, 1979б), који је садржао техничко упутство како се врши прорачун. Продужена верзија овог приручника је издата 1985, а измењену верзију објављена 1993, ICI (1993).

Поступак

Основни поступци за израчунавање Mond индекса су слични онима који се користе за Daw индекс.

Процес се прво дели на велики број јединица које се појединачно оцењују. Онда се бира доминантни материјал за сваку јединицу и одређују његови

материјални фактори. Материјални фактор Mond индекса је функција садржаја енергије по јединици тежине (топлота сагоревања).

Материјални фактор се онда модификује да би се додао ефекту општег и посебног процеса и материјалне опасности, физичка количина материјала у кораку процесу; распоред постројења и токсичност процесних материјала.

Онда се израчунавају одвојени индекса пожара и експлозије. Индекс ваздушне експлозије се такође процењује, да се процени потенцијална опасност од ваздушних експлозија. Еквивалент Dow индекса такође може да се утврди.

Индивидуални индекси пожара и експлозије се комбинују да се добије укупан индекс процесних јединица. Укупан индекса је најважнији у процени потенцијалних опасности.

Величина потенцијалне опасности се одређује у односу на рејтинг табеле, слично ономе што је приказано за Dow индекс у табели 9.2.

Након почетног израчунавања индекса (почетни индекси), процес се прегледа да се види које мере могу бити предузете како би се смањио рејтинг (потенцијална опасност).

Превентивне мере

Превентивне мере спадају у две категорије: 1, Оне који смањују број инцидената, као што су: сигуран механички дизајн опреме и цевовода, радне процедуре и процедуре одржавања, и обуку оператера. 2. Они који смањују обим потенцијалних инцидената, као што су: мере противпожарне заштите и фиксна противпожарна опрема. Многе мере се неће лепо уклопити у поједине категорије, али ће се односити на обе.

Имплементација

Mond техника процене ризика је у потпуности објашњено у ICI техничких приручника, ICL (1993) (Л), на коју треба направити референце за примену овог метода. Калкулације су направљене коришћењем стандардне форме, сличне оној која се користи за Dow индекс. Рачунар Доступан је компјутерски програм за коришћење са ИБМ компатибилним персоналним рачунарима.